阳卫国 衡阳钢铁集团公司,湖南 衡阳 421001 摘要:衡阳钢管厂高压锅炉管工程由于不重视循环冷却水的处理,使设备腐蚀严重。后采用有机膦酸盐(HEDP)、丙烯酸-磺酸盐共聚物、锌、苯骈三氮唑作为循环冷却水处理的缓蚀阻垢剂,采用新洁尔灭、异噻唑啉酮作为杀菌剂,在浓缩倍数为3的条件下,系统中碳钢的腐蚀速率为0.035 mm/a,微生物为2.1×102个/mL。 关键词:轧钢;循环冷却水;水处理;水质稳定; 中图分类号:TU991.27 文献标识码:B 文章编号:1009-2455(2000)06-0018-02 前言 衡阳钢管厂高压锅炉管工程,设计规模为年产管径25~114 mm、壁厚2.5~12 mm的热轧无缝钢管16.5×104t。主要设备三大主机为:穿孔机,连轧机,张碱机,由德国德马克公司提供。 投运初期,生产不正常,加上补充水的水质较好,系统全为新设备,故未对水处理给予足够的重视。但是在1999年底全厂大修时,将设备打开后发现问题严重。一是腐蚀,从设备表面看,多处呈均匀腐蚀。经测定点蚀深度最大处为1.2 mm,水中铁离子含量高达2.4 mg/L,碳钢腐蚀速率为0.45 mm/a,远大于国家标准的0.125 mm/a。二是微生物及藻类繁殖,目视可见冷却塔填料、积水池壁的青苔及藻类。分析表明:水中异养菌总数达5.5×106个/mL。细菌引起的粘泥大量沉积在换热设备中,堵塞水管冷却塔填料及换热设备。如12台电机设备,30台换热器,加热炉4座,运行不到一年时间因腐蚀不得不更换。因此,必须进行循环水的加药处理。 1 循环冷却水系统概况 1.1 系统的组成 详见工艺流程图1、图2。
1.2 工艺参数 该项目总用水量为2320 m3/h,其中净环水系统为1307 m3/h,设计水的循环率为94.8%,浓缩倍数为2.5,采用两座600 m3/h、温差△t为10℃(进水42℃,出水32℃)的冷却塔,补充水量120 m3/h,水质见表1。浊环系统为1013 m3/h,循环率为92%,浓缩倍数为2.0,采用一座1000 m3/h的冷却塔,其补充水为净环系统的排放水,约为50 m3/h。两个系统中的主要材质都为a3钢、黄铜。 表1 补充水水质项目 | 参数 | 总硬度/(mmol·L-1) | 2.5 | 浊度/(mg·L-1) | 2~5 | pH值 | 6~8 | 硫酸盐/(mg·L-1) | 25 | 氯化物/(mg·L-1) | 6 | 碱度/(mg·L-1) | 100 | 溶解氧/(mg·L-1) | 8~10 | 好氧量/(mg·L-1) | 1.5~2.0 | 总溶固/(mg·L-1) | 140 | 2 水处理的方案 2.1 药剂筛选 根据Langelier和Ryzner指数法对水质进行分析得出,补充新水属腐蚀型水质,当浓缩倍数为3倍时,呈轻度结垢倾向。夏季,微生物的繁殖严重,藻类和青苔在系统四壁到处可见。 根据衡阳地区的水质特点及我厂循环水系统运行所出现的问题,我们着重进行了缓蚀及杀灭微生物方面的药剂评定和筛选。在进行的“旋转挂片”腐蚀试验中,着重考察了有机膦酸盐、聚羧酸盐、磺酸类共聚物、无机磷系、锌盐、钼酸盐等药剂以及相互间的协同效应。净环水的浓缩倍数K取2.5倍,浊环水控制悬浮物SS<100 mg/L,油含量20 mg/L。水稳配方侧重考察缓蚀效果,以表1所示的补充水水质,配成浓缩倍数为3倍的水质进行试验。旋转挂片试验结果见表2。 表2 旋转挂片试验结果配方 | 腐蚀速率/碳钢(mm/a-1) | 阻垢率/% | 净环水 | 浊环水 | 净环水 | 浊环水 | 空白试验 | 0.82 | 0.75 | | | 1# | 0.106 | 0.113 | 92.5 | 92.3 | 2# | 0.112 | 0.098 | 90.1 | 90.8 | 3# | 0.079 | 0.104 | 93.14 | 91.5 | 4# | 0.083 | 0.108 | 88.3 | 87.5 | 5# | 0.046 | 0.039 | 97.4 | 96.2 | 6# | 0.068 | 0.073 | 93.4 | 94.0 | 7# | 0.093 | 0.089 | 90.3 | 91.0 | 8# | 0.102 | 0.095 | 86.4 | 82.5 | 9# | 0.032 | 0.041 | 98.2 | 96.4 | 10# | 0.066 | 0.068 | 90.1 | 90.5 | 注:水稳定剂的用量均为30mg/L。 | 由表2中可见,所选的9#配方的效果最佳,该配方的主要成份为:有机膦酸盐HEDP,丙烯酸-磺酸盐共聚物[1],锌及铜缓蚀剂苯骈三氮唑。 2.2 动态模拟实验 动态模拟实验采用9#配方,预膜选用无机磷及苯磺酸盐和表面活性剂组成的复合配方,调pH值6.5~7.5,预膜36h,试验共进行20d。实验结果见表3。 表3 动态模拟试验结果测定项目 | 碳钢 | 不锈钢 | 试验时间/h | 320 | 320 | 试管长度/mm | 140 | 140 | 试管腐蚀面积/cm2 | 40.2 | 35.2 | 试管原重/g | 33.2977 | 29.3952 | 试管试验后重/g | 33.5190 | 29.5569 | 污垢增重/g | 0.2685 | 0.1652 | 试管去污后重/g | 33.2505 | 29.3911 | 腐蚀失重/g | 0.0472 | 0.0035 | 腐蚀率/(mm·a-1) | 0.035 | 0.0031 | 试管试验前后体积差 | 0.045 | 0.066 | 平均垢厚/mm | 0.1254 | 0.0838 | 污垢热阻/(m2·K·W-1) | 2.88×10-4 | 2.88×10-4 | 污垢沉积率/(mg·cm-2·m-1) | 13.4 | 9.39 | 由表3知,碳钢试管的腐蚀速率和污垢热阻均小于国家标准[2]。 2.3 杀菌剂的选择 根据循环水中微生物、藻类较严重这一点,我们选用了两种杀菌剂交替使用。一种是以剥离为主的非氧化型杀菌剂新洁尔灭,该药剂不但具有很强的剥离作用,还有很好的杀菌能力,尤其对硫酸盐还原菌。日常投加的杀菌剂是以抑制为主的非氧化型杀菌剂异噻唑啉酮。经试验,该种杀菌剂的杀菌率可达99%以上。 3 现场应用 3.1 系统清洗与钝化 首先对净、浊循环水系统进行了不停车清洗。其次是对整个系统表面及管道、填料中的粘泥及藻类进行一次杀生剥离。所投清洗剂为柠檬酸加表面活性剂OP及缓蚀剂,控制pH值2~3,运行24 h后置换排放,并进行钝化处理。钝化剂以NaNO2为主,调pH至9.5,24h后置换排放。分析结果显示:总共洗掉铁锈(以FeO计)454 kg,粘泥及泥垢全部洗掉,大多数设备表面呈现金属本色。 3.2 预膜及日常运行 系统清洗钝化处理后,随即投入预膜处理,在pH为7.0时加入1 000 mg/L的预膜剂(主要成分为三聚磷酸钠、苯磺酸钠和表面活性剂),运行48 h,挂片表面呈暗亮色,说明预膜效果良好。然后转换排放,使预膜剂含量降至100 mg/L后转入正常投药。 日常投药采用加药装置,用计量泵进行。加量为30 mg/L。对浊环系统的加药,采用净环水的排污水作为浊环水的补充水,适当再补加约10 mg/L与净环系统相同的药剂。同时用碳钢挂片进行监测,每天对水质及药剂含量进行分析。投药运行至今已有一年,整个轧钢生产线的水处理指标正常,系统浓缩倍数达3倍。腐蚀控制在0.035 mm/a,微生物指标经测定为2.1×102个/mL。 4 存在问题 经过对循环水投药运行后,解决了系统的腐蚀和微生物问题,但水中的油含量(>20 mg/L)和作为轧管冷却剂的石墨粉(≤200目),对设备的影响还是显而易见的。下一步准备采用投加无机及有机高分子絮凝沉降剂,将此问题解决。使浊环系统的乳化油降至10 mg/L以下,去除石墨粉使循环水的处理更进一步。
参考文献: [1]? 路长青,等.?磺酸共聚物的合成及阻垢分散性能的研究[J].?工业水处理,1995,15(3):14~17. [2]? GB 50050_95,工业循环冷却水处理设计规范[S]?
作者简介: 阳卫国(1968-),男,大学本科,主任工程师,联系电话:0734-8872138。 |